JPH0225665A - Piston engine, compressor with said piston engine and low-temperature cooler - Google Patents

Piston engine, compressor with said piston engine and low-temperature cooler

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JPH0225665A
JPH0225665A JP1120613A JP12061389A JPH0225665A JP H0225665 A JPH0225665 A JP H0225665A JP 1120613 A JP1120613 A JP 1120613A JP 12061389 A JP12061389 A JP 12061389A JP H0225665 A JPH0225665 A JP H0225665A
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JP
Japan
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piston
piston engine
mandrel
dynamic groove
compression
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Pending
Application number
JP1120613A
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Japanese (ja)
Inventor
Heijer Ronald Den
ロナルド・デン・ヘーイエル
Godefridus C Goverde
ホデフリデュス・コルネリス・ホフェルデ
Peter G M Simons
ペテル・ヘルトルディス・マリア・シモンズ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • F01B11/001Reciprocating-piston machines or engines without rotary main shaft, e.g. of free-piston type in which the movement in the two directions is obtained by one double acting piston motor
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Abstract

PURPOSE: To provide a piston engine, a compressor and a cryo-cooler having a relatively compact structure which can be manufactured easily by coupling a compression space through an accumulator with an expansion space for containing a reciprocal displacer. CONSTITUTION: A double piston engine constitutes a boxer type compressor and supplies compressed air to a load 129. A cryo-cooled can be obtained by coupling a piping 67 with an expansion unit 131 (load) which drives a displacer 145 with a pressure difference caused by friction. A gas pressure fluctuation occurring in the compression space 65 of a compressor 1 propagates on a part at gaseous working fluid (helium gas) through a piping 67 and a piping 123 in the expansion unit 131. The gas is present in a cooler 137, a refrigerator 139, a freezer 141 and the substantially tubular displacer 145 which is driven by the differential gas pressure and the differential effective area between the opposite sides thereof.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明はピストンを含み前記ピストンが直動電気モータ
によってシリンダ内を往復動し、ガス状媒体を移動させ
、かつ少なくとも1つの動的みぞ軸受によってピストン
移動方向に対して径方向において軸支されて成るピスト
ン機関に関する。本発明は更に互いに連結される上記形
式の2個のピストン機関を備えた圧縮装置に関する。本
発明は更に上述の形式のピストン機関を含む低温クーラ
ーに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD The present invention includes a piston that is reciprocated within a cylinder by a direct-acting electric motor to displace a gaseous medium, and that is moved by at least one dynamic groove bearing. This invention relates to a piston engine that is pivotally supported in the radial direction. The invention furthermore relates to a compression device comprising two piston engines of the above type connected to each other. The invention further relates to a cryogenic cooler comprising a piston engine of the type described above.

(背景技術) 未公告のオランダ国特許出願第8800055号は本文
冒頭に述べた形式のピストン機関、圧縮装置、低温クー
ラーを開示している。この場合、ピストン機関は低温ク
ーラーの圧縮装置の一部をなす。
BACKGROUND ART Unpublished Dutch patent application no. 8800055 discloses a piston engine, a compression device, and a cryocooler of the type mentioned at the beginning of the text. In this case, the piston engine forms part of the compression device of the cryogenic cooler.

かかるピストン機関では電気直動モータは2個の動的み
ぞ軸受の間にあり、この結果比較的大きな長さの構造と
なる。
In such piston engines, the electric direct drive motor is located between two dynamic groove bearings, resulting in a relatively large length structure.

(発明の目的) 本発明の目的は比較的簡単に製造できる比較的コンパク
トな構造をもったピストン機関、圧縮装置および低温ク
ーラーを提供することにある。
OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a piston engine, a compression device, and a low temperature cooler that are relatively easy to manufacture and have a relatively compact structure.

(発明の開示) 本発明のピストン機関は前記目的を達成するため、ピス
トンが動的みぞ軸受によってピストンと同心の案内の円
筒形外面上にピストン内に位置する円筒形内面で軸支さ
れ、動的みぞ軸受は環状断面をもつ円筒形封止間隙によ
ってピストンの14面に隣接する圧縮スペースから離れ
ていることを特徴とする。
(Disclosure of the Invention) In order to achieve the above object, the piston engine of the present invention has a piston supported by a dynamic groove bearing on a cylindrical outer surface of a guide concentric with the piston and a cylindrical inner surface located inside the piston. The groove bearing is characterized in that it is separated from the compression space adjacent to the 14 faces of the piston by a cylindrical sealing gap with an annular cross section.

US−^−4697113号にはピストン機関、圧縮装
置および低温クーラーを個別に開示するとともにこれら
を組合せたものが示されている。しかしながら、既知の
ピストン機関は圧縮装置や低温クーラーが特に径方向に
支承されることなくシリンダ内で直動できるように構成
されている。
No. 4,697,113 discloses a piston engine, a compression device and a cryocooler individually as well as in combination. However, the known piston engines are constructed in such a way that the compression device and the cryocooler can be moved directly in the cylinder without being particularly radially supported.

ピストン機関の径方向の支承を比較的少数の構成部品に
よって行うピストン機関の好適実施例はピストンと同心
の案内はピストンに挿入された固定配置したマンドレル
とすることを特徴とする。
A preferred embodiment of the piston engine, in which the radial support of the piston engine is provided by a relatively small number of components, is characterized in that the guide concentric with the piston is a fixedly arranged mandrel inserted into the piston.

コンパクトな構造に合体された回転モータをもつピスト
ン機関の他の実施例はピストンが電気回転モータによっ
て固定配置したマンドレルの周りに回転でき、前記モー
タのステータコイルは固定配置したマンドレル内のチャ
ンバの内壁に固着すると共に回転モータの永久磁石ロー
タは支持体上に位置し、前記支持体はピストンに連結す
ると共にマンドレルのチャンバ内でステータコイル内ま
で延びていることを特徴とする。
Another embodiment of a piston engine with a rotary motor integrated into a compact structure is such that the piston can be rotated by an electric rotary motor around a fixedly arranged mandrel, the stator coil of said motor being connected to the inner wall of a chamber in the fixedly arranged mandrel. The permanent magnet rotor of the rotary motor is fixed to the rotary motor and is located on a support, which support is connected to the piston and extends into the stator coil within the chamber of the mandrel.

動的みぞ軸受を比較的簡単に作ることのできるピストン
機関の他の実施例は少なくとも1つの動的みぞ軸受のみ
ぞパターンをピストン用案内として働くマンドレルの円
筒形外面に備えたことを特徴とする。
Another embodiment of the piston engine, in which dynamic groove bearings can be produced relatively easily, is characterized in that at least one dynamic groove bearing groove pattern is provided on the cylindrical outer surface of the mandrel, which serves as a guide for the piston. .

、簡単に作ることのできるコンパクトな構造の圧縮装置
は本発明の2個のピストン機関を備え、圧縮スペースが
前記ピストン機関のピストン端によって両側に限定され
かつ負荷に連結される。
A compression device of compact construction, which is easy to manufacture, comprises two piston engines according to the invention, the compression space being limited on both sides by the piston ends of said piston engines and connected to the load.

簡単に作ることができかつ本発明のピストン機関又は圧
縮装置を含むコンパクトな構造の低温クーラーは圧縮ス
ペースが往復動できるディスプレーサを収容する膨張ス
ペースに蓄熱器を関して連結されることを特徴とする。
A cryogenic cooler of compact construction, which is easy to make and which includes a piston engine or compression device according to the invention, is characterized in that the compression space is connected with respect to a regenerator to an expansion space that accommodates a reciprocating displacer. .

(実施例) 本発明を図面につき説明する。(Example) The invention will be explained with reference to the drawings.

第1図に示す装置1は線3に対して対照的であり、本発
明による2個の同形のピストン機関5゜7から構成され
る。この装置は圧縮装置として働き、これは第2図に示
す圧縮器に拡張することができ、又は第3.4図に示す
低温クーラーに合体することができる。第1図の線3の
両側に配置したピストン機関5,7は各々別々にいわゆ
る単一ピストン圧縮器に拡張することができる。第1図
に示す複ピストン機関はいわゆる“ボクサー”型の圧縮
器と考えられることができる。ピストン機関5,7は連
結リング9とボルト11によって互いに連結する。往復
ピストン13.15は2個の夫々のピストン機関5.7
内に配置し、円筒形管17.19とこれに連結した底2
1.23から構成する。ピストン13.15はカバー2
9.31によって閉鎖した夫々のハウジング25.27
内に配置する。例えばコバルト鉄からなる円筒形スリー
ブ33.35をピストン13゜15に固定する。各スリ
ーブ33.35は例えばサマリウムコバルトからなる2
個の夫々の環状永久磁石37、39と41.43のため
の支持体として働く。永久磁石37.39及び41.4
3は巻形(夫々45と47)の円筒形内壁に沿って自由
に移動する。コイル49.51及び53.55を前記巻
形に固定し、これらは例えばコバルト鉄のスリーブ57
.59内に包囲する。スリーブ33.35、放射状に磁
化した永久磁石37.39゜41、 43、コイル49
. 51.53.55及びスリーブ57゜59によって
構成した2つの組立体はピストン13゜15の直動用の
ブラシレス直流型直動モータ61.63として作用する
。ピストン13.15の底(端面)21゜23間には例
えばヘリウムの如きガス状動作媒体を満たした圧縮スペ
ース65がある。スペース65は管路67によって1つ
の装置に接続する。この装置は圧縮装置1と共に低温ク
ーラーを構成するが、これについては第3.4.5図に
ついて説明する。
The device 1 shown in FIG. 1 is symmetrical with respect to line 3 and consists of two identical piston engines 5.7 according to the invention. This device acts as a compression device, which can be expanded into a compressor as shown in FIG. 2 or integrated into a cryocooler as shown in FIG. 3.4. The piston engines 5, 7 located on either side of the line 3 in FIG. 1 can each be expanded separately into a so-called single-piston compressor. The multi-piston engine shown in FIG. 1 can be thought of as a so-called "boxer" type compressor. The piston engines 5 and 7 are connected to each other by a connecting ring 9 and a bolt 11. The reciprocating piston 13.15 has two respective piston engines 5.7
a cylindrical tube 17.19 and a bottom 2 connected thereto;
Consists of 1.23. Piston 13.15 is cover 2
9.31 Each housing closed by 25.27
Place it inside. A cylindrical sleeve 33.35 made of cobalt iron, for example, is fixed to the piston 13.15. Each sleeve 33,35 is made of samarium cobalt, for example.
serves as a support for the respective annular permanent magnets 37, 39 and 41.43. Permanent magnets 37.39 and 41.4
3 are free to move along the cylindrical inner wall of the roll (45 and 47, respectively). Coils 49.51 and 53.55 are fixed to said windings, which are for example cobalt iron sleeves 57.
.. Enclose within 59. Sleeve 33.35, radially magnetized permanent magnet 37.39°41, 43, coil 49
.. The two assemblies constituted by the sleeves 51, 53, 55 and the sleeves 57, 59 act as a brushless direct current motor 61, 63 for the direct movement of the pistons 13, 15. Between the bottom (end faces) 21, 23 of the piston 13, 15 there is a compression space 65 filled with a gaseous working medium, for example helium. Space 65 is connected to one device by a conduit 67. This device, together with the compression device 1, constitutes a low temperature cooler, which will be explained with reference to FIG. 3.4.5.

連結リング9はリード線67に接続するための径方向ダ
クト69を備える。
The coupling ring 9 is provided with a radial duct 69 for connection to a lead wire 67.

カバー29..31はピストン13.15用の円筒形案
内(夫々71.73)の形をなす円筒形マンドレルを備
える。案内71.73はピストン13. 15に対して
同心状に配置する。ピストン13. 15と案内71.
73の中心線は装置1の中心線75と一致する。動的み
ぞ軸受の径方向に作用する対を構成する魚骨形みぞパタ
ーン77、78.79.80が案内(夫々71.73)
の円筒形外面にある。ピストン13.15に挿入され、
固定配置されるマンドレルの形をなす案内7173は底
21.23に向いた端近くに固定配置されるコイル81
、83をもつ。コイル81.83内にはサマリウムコバ
ルトからなる環状の放射状に磁化された永久磁石85.
87を備え、これらの磁石は管形支持体93゜95上に
コバルト鉄のリング89.91によって固定し、前記支
持体は底21.23と一体をなす。コイル81゜83は
コバルト鉄のスリーブ97.99内に包囲する。
Cover 29. .. 31 comprises a cylindrical mandrel in the form of a cylindrical guide (71.73 respectively) for the pistons 13.15. The guide 71.73 is the piston 13. 15 concentrically. Piston 13. 15 and guidance 71.
The centerline of 73 coincides with the centerline 75 of device 1 . Guided by fishbone groove patterns 77, 78, 79, 80 forming a radially acting pair of dynamic groove bearings (71, 73 respectively)
on the cylindrical outer surface of. inserted into the piston 13.15,
A fixedly arranged guide 7173 in the form of a mandrel has a coil 81 fixedly arranged near the end facing the bottom 21.23.
, 83. Inside the coil 81.83 is an annular radially magnetized permanent magnet 85. made of samarium cobalt.
87, these magnets are fixed by cobalt iron rings 89.91 on tubular supports 93.95, said supports being integral with the bottom 21.23. The coils 81, 83 are enclosed within cobalt iron sleeves 97,99.

スリーブ97.99、ジイル81.83、多極永久磁石
85゜87及びリング89.91によって構成した2個
の組立体はピストン13.15の回転用のブラシレス直
流型の回転モータ101.103として作用する。みぞ
パターン77、78.79.80の領域に動的気体ラジ
アル軸受を形成するために前記モータは必要である。ハ
ウジング25.27の内壁に固定したスリーブ105゜
107の内壁に沿ってピストン13.15は自由移動す
る。スリーブ105. 107とピストン13. 15
の間にある円筒形の環状封止間隙109.111は圧縮
スペース65と動的みぞ軸受の関連した対との間にある
。環状封止間隙109.111の位置と動的みぞ軸受の
対応する対の位置が互いに離れているため、この例では
25μmの比較的大きな間隙幅は封止間隙の領域には十
分である。望ましい封止が適切な長さの封止間隙によっ
て得られる。ピストンの内側と外側のシールと軸受の位
置が離れているため、封止間隙を比較的大きな長さにす
ることができる。それはこの場合動的みぞ軸受を直動モ
ータ61.63内に配置するからである。それにも拘ら
ず、封止間隙を隣接させて直動モータを2個の動的みぞ
軸受の間に配置する構造に比して、中心線75と平行な
方向にコンパクトな構造が得られる。モークロ1.63
の周囲のスペースと案内71.73内のスペースは径方
向ダクH13,115を通して互いに連通ずる。このた
め比較的大きなスペースが得られ、その中でのピストン
13.15の往復動は平均圧力レベルに対してほんの小
さな変動を生ぜしめるに過ぎない。
The two assemblies formed by the sleeve 97.99, the gear 81.83, the multipolar permanent magnet 85.87 and the ring 89.91 act as a brushless direct current rotary motor 101.103 for the rotation of the piston 13.15. do. Said motor is necessary to form a dynamic gas radial bearing in the area of groove patterns 77, 78, 79, 80. The piston 13.15 is free to move along the inner wall of the sleeve 105.107 which is fixed to the inner wall of the housing 25.27. Sleeve 105. 107 and piston 13. 15
An intervening cylindrical annular sealing gap 109,111 is between the compression space 65 and the associated pair of dynamic groove bearings. Since the location of the annular sealing gap 109, 111 and the location of the corresponding pair of dynamic groove bearings are far from each other, a relatively large gap width of 25 μm is sufficient in the area of the sealing gap in this example. A desired seal is obtained with a sealing gap of appropriate length. The distance between the inner and outer seals and bearings of the piston allows for a relatively large sealing gap. This is because in this case a dynamic groove bearing is arranged in the direct drive motor 61,63. Nevertheless, a compact structure is obtained in the direction parallel to the centerline 75 compared to a structure in which the linear motor is placed between two dynamic groove bearings with adjacent sealing gaps. Mokuro 1.63
The space around the guide 71.73 and the space within the guide 71.73 communicate with each other through radial ducts H13, 115. This provides a relatively large space in which the reciprocating movement of the piston 13.15 causes only small fluctuations in the average pressure level.

このことは動的みぞ軸受の作用を最適とするのに有利で
ある。案内又はマンドレル(71,73)のチャンバ1
17.119内に延び入る回転モータ101.103の
支持体93.95はほんの数個の構成部品で極めてコン
パクトな構造を得ることを可能にする。
This is advantageous for optimizing the operation of the dynamic groove bearing. Chamber 1 of the guide or mandrel (71, 73)
The support 93.95 of the rotary motor 101.103 extending into 17.119 makes it possible to obtain a very compact construction with only a few components.

複ピストン機関をもつ第1図の圧縮装置の使用に応じて
、ダクト69はいわゆる弁カバーで閉じられ、第3.4
.5図に示す如き装置に連結される。
Depending on the use of the compression device of FIG. 1 with a double-piston engine, the duct 69 is closed with a so-called valve cover and the
.. It is connected to a device as shown in FIG.

第1図と同じ参照数字を大部分に付した第2図から明ら
かな如く、弁カバー121は負荷の管路123に接続し
た圧力弁125と周囲環境に連通した吸込弁127をも
つ。第2図の複ピストン機関はボクサー型圧縮器を構成
し、図示した負荷129に圧縮空気を供給する。第5図
に示す膨張装置131(負荷)に管路67を接続する場
合、第3図の平面図と第4図の側面図を示す低温クーラ
ーが得られる。膨張装置131に対する用悟“負荷”は
常に動作媒体の同じ封鎖された量に関与することを除外
しないことに注目すべきである。第1図に示す圧縮装置
1の圧縮スペース65内に生じるガス圧変動は管路67
と膨張装置131中の管路123を介してガス状動作媒
体(ヘリウムガス)の一部に伝わる。このガスはクーラ
ー137、冷凍器139、フリーザ141、実質上円筒
形のディスプレーサ145内にある。ディスプレーサは
ガス圧差及びディスプレーサの両側の有効面積の差によ
って駆動される。膨張スペース143の上側はカバー1
47で閉し、カバーは両端にねじ山をもつ管149にね
じ込む。管149の下側はリング151 にねじ込み、
リングは熱交換器157用のホルダー155に固定する
。この熱交換器はクーラー137の一部を成す。ホルダ
ー155は冷却液体の供給、排出用のダク[59,16
1を備える。ボルト163によってハウジング165を
ホルダー155に固着する。膨張装置131は第2カバ
ー167によってその下側を閉じられる。第2カバーは
ハウジング165にポル) 169によって固着する。
As can be seen in FIG. 2, which has the same reference numerals as in FIG. The multi-piston engine of FIG. 2 constitutes a boxer compressor and supplies compressed air to the illustrated load 129. When the pipe line 67 is connected to the expansion device 131 (load) shown in FIG. 5, a low temperature cooler shown in the top view in FIG. 3 and in the side view in FIG. 4 is obtained. It should be noted that this does not exclude that the intended "load" on the expansion device 131 always involves the same confined volume of working medium. Fluctuations in gas pressure occurring within the compression space 65 of the compression device 1 shown in FIG.
and is transmitted to a portion of the gaseous working medium (helium gas) via the line 123 in the expansion device 131. This gas is present in a cooler 137, a refrigerator 139, a freezer 141, and a substantially cylindrical displacer 145. The displacer is driven by the gas pressure difference and the difference in effective area on each side of the displacer. The upper side of the expansion space 143 is the cover 1
47 and the cover is screwed onto the tube 149 which has threads on both ends. The lower side of the tube 149 is screwed into the ring 151,
The ring is fixed to a holder 155 for a heat exchanger 157. This heat exchanger forms part of cooler 137. The holder 155 is a duct for supplying and discharging cooling liquid [59, 16
1. The housing 165 is fixed to the holder 155 with bolts 163. The expansion device 131 is closed on its lower side by a second cover 167. The second cover is secured to the housing 165 by a pin 169.

ハウジング165は円筒形案内171を収容し、この案
内に回転モータ175用のホルダー173を固着する。
The housing 165 accommodates a cylindrical guide 171 to which a holder 173 for a rotary motor 175 is fixed.

モータ175はブラシレス直流モータとし、そのロータ
磁石177は回転管179に固着し、この管は封止間隙
180によって囲んだ案内管181内に回転自在に軸支
される。ディスプレーサ145のもつ底183は案内管
181 と一体である。回転管179は膨張装置131
の中心線185に平行な方向に固定したシャフト187
を収容する。回転管179は2個の動的みぞ軸受189
.191によってシャフト187に対して軸支される。
The motor 175 is a brushless DC motor whose rotor magnet 177 is fixed to a rotary tube 179 which is rotatably supported in a guide tube 181 surrounded by a sealing gap 180. The bottom 183 of the displacer 145 is integral with the guide tube 181. The rotating tube 179 is the expansion device 131
A shaft 187 fixed in a direction parallel to the center line 185 of
to accommodate. The rotating tube 179 has two dynamic groove bearings 189
.. 191 to be pivotally supported on the shaft 187.

前記軸受の魚骨形のみぞパターンはシャフト187上に
位置する。更に、回転管179は2個の動的みぞ軸受1
93.195によって案内管181 に対して軸支され
、この軸受の魚骨形みぞパターンは回転管179上に位
置し、この管は案内171内を遊動する。コンパクト構
造となすため案内管181の上部181aはディスプレ
ーサ145内に置き、その下部181bはディスプレー
サの外に置く。膨張装置131の中心線185はディス
プレーサ145.  案内管181、  回転管179
及びシャフト187の中心線に一致する。
The fishbone groove pattern of the bearing is located on the shaft 187. Furthermore, the rotary tube 179 has two dynamic groove bearings 1
93 . In order to achieve a compact structure, the upper part 181a of the guide tube 181 is placed inside the displacer 145, and the lower part 181b is placed outside the displacer. The centerline 185 of the expansion device 131 is aligned with the displacer 145. Guide tube 181, rotating tube 179
and coincides with the centerline of shaft 187.

上記本発明の低温クーラーはディスプレーサ145を特
に摩擦に起因する圧力差によって駆動する第5図に示す
如き膨張装置131を含むクーラーに限定されるもので
はない。ディスプレーサ145 も自身の駆動装置をも
ち、例えば電気モータによって駆動してもよい。この電
気モータの直動磁石は案内管181に連結する。これに
関しては本出願人のオランダ国特許出願第880005
5号を参考にすることができる。上記低温クーラー、圧
縮装置及びピストンの構造はコンパクトであり、部品数
が極く少数であり、製造が比較的簡単である点で極めて
好適である。動的みぞ軸受によって回転/直動ピストン
を軸支することにより使用寿命が極めて長くなり、この
結果ピストン機関を例えばコンピュータプロセッサの冷
却の如き分野に使用することができる。この場合、前記
プロセッサは低温そう内に位置し、その冷却液体は前記
の如き低温クーラーによって極低温(例えば77K)に
保たれる。
The low-temperature cooler of the present invention is not limited to a cooler including an expansion device 131 as shown in FIG. 5 in which the displacer 145 is driven by a pressure difference caused by friction. The displacer 145 also has its own drive and may be driven, for example, by an electric motor. The linear magnet of this electric motor is connected to the guide tube 181. In this regard, applicant's Dutch patent application No. 880005
You can refer to No. 5. The structures of the low-temperature cooler, compression device, and piston are compact, have a very small number of parts, and are relatively easy to manufacture, which is very advantageous. Pivoting the rotary/linear piston with dynamic groove bearings provides a very long service life, which allows the piston engine to be used in areas such as, for example, cooling of computer processors. In this case, the processor is located in a cryogenic chamber, and its cooling liquid is kept at a cryogenic temperature (eg, 77 K) by a cryogenic cooler as described above.

ピストン13. 15は回転しないように配置してもよ
い。この場合、ピストン内に置かれかつピストン13.
15と案内71.73に対して動的みぞ軸受によって径
方向に支承される回転管を使用してもよい。
Piston 13. 15 may be arranged so as not to rotate. In this case, the piston 13.
15 and guides 71, 73 may be used which are radially supported by dynamic groove bearings.

これに関しては前記オランダ国特許出願を参考にするこ
とができる。
In this regard, reference may be made to the above-mentioned Dutch patent application.

本発明による圧縮装置は本発明によるピストン機関を1
個だけ備えてもよい。
The compression device according to the present invention can be used for a piston engine according to the present invention.
You may have only one.

本発明はピストン機関に関して説明したが、動的みぞ軸
受の対によって径方向において支承されたピストンをも
つピストン機関、圧縮装置、低温クーラー等につき説明
したが、単一支承されるピストンも使用できる。この場
合、ピストン機関のピストンは唯1個の動的みぞ軸受に
よって径方向において軸支される。かかる単一支承が可
能かどうかはピストン機関、特にピストン長さに依存す
る。
Although the present invention has been described with respect to piston engines, compression devices, cryogenic coolers, etc. having pistons radially supported by pairs of dynamic groove bearings, single-mounted pistons may also be used. In this case, the piston of the piston engine is radially supported by only one dynamic groove bearing. Whether such a single bearing is possible depends on the piston engine, and in particular on the piston length.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の複ピストン機関の縦断面図、第2図は
本発明の圧縮器の縦断面図、 第3図は本発明の低温クーラーの平面図、第4図は第3
図に示す低温クーラーの側面図、第5図は第3,4図に
示す低温クーラーの一部の拡大断面図である。 5.7・・・ピストン機関  9・・・連結リング11
・・・ボルト       13.15・・・往復ピス
トン17、19・・・円筒形管    21.23・・
・底25、27・・・ハウジング   29.31・・
・カバー33、35・・・スリーブ 37、39.41.43・・・永久磁石49、 51.
 53. 55・・・コイル57、59・・・スリーブ
    61.63・・・直動モータ65・・・圧縮ス
ペース    67・・・管路71、73・・・案内 78、79.80・・・魚骨形みぞパターン83・・・
コイル     85.87・・・永久磁石91・・・
リング     101. 103・・・回転モータ1
07・・・スリーブ 111・・・環状封止間隙 115・・・径方向ダク)  117. 119・・・
チャンバ・・・弁カバー     125・・・圧力弁
・・・吸込弁      129・・・負荷・・・膨張
装置     137・・・クーラー・・・冷凍器  
    141・・・フリーザ・・・膨張スペース  
 145・・・ディスプレーサ・・・カバー     
 149・・・管・・・熱交換器     175・・
・回転モータ・・・ロータ磁石    179・・・回
転管195・・・動的みぞ軸受
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a multi-piston engine according to the present invention, FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a compressor according to the present invention, FIG. 3 is a plan view of a low-temperature cooler according to the present invention, and FIG.
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a part of the low temperature cooler shown in FIGS. 3 and 4. FIG. 5.7...Piston engine 9...Connection ring 11
...Bolt 13.15...Reciprocating piston 17, 19...Cylindrical tube 21.23...
・Bottom 25, 27...Housing 29.31...
- Covers 33, 35...Sleeves 37, 39.41.43...Permanent magnets 49, 51.
53. 55...Coil 57, 59...Sleeve 61.63...Direct drive motor 65...Compression space 67...Pipe line 71, 73...Guide 78, 79.80...Fish bone Shape groove pattern 83...
Coil 85.87...Permanent magnet 91...
Ring 101. 103...Rotating motor 1
07... Sleeve 111... Annular sealing gap 115... Radial duct) 117. 119...
Chamber... Valve cover 125... Pressure valve... Suction valve 129... Load... Expansion device 137... Cooler... Freezer
141... Freezer... Expansion space
145...Displacer...Cover
149...Tube...Heat exchanger 175...
・Rotating motor...Rotor magnet 179...Rotating tube 195...Dynamic groove bearing

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ピストンを含み、前記ピストンが直動電気モータに
よってシリンダ内を往復動し、ガス状媒体を移動させ、
かつ少なくとも1つの動的みぞ軸受によってピストン移
動方向に対して径方向において軸支されて成るピストン
機関において、ピストンが動的みぞ軸受によってピスト
ンと同心の案内の円筒形外面上にピストン内に位置する
円筒形内面で軸支され、動的みぞ軸受は環状断面をもつ
円筒形封止間隙によってピストンの1端面に隣接する圧
縮スペースから離れていることを特徴とするピストン機
関。 2、ピストンと同心の案内はピストンに挿入された固定
配置したマンドレルとする、請求項1記載のピストン機
関。 3、ピストンが電気回転モータによって固定配置したマ
ンドレルの周りに回転でき、前記モータのステータコイ
ルは固定配置したマンドレル内のチャンバの内壁に固着
すると共に回転モータの永久磁石ロータは支持体上に位
置し、前記支持体はピストンに連結すると共にマンドレ
ルのチャンバ内でステータコイル内まで延びている、請
求項2記載のピストン機関。 4、少なくとも1つの動的みぞ軸受のみぞパターンをピ
ストン用案内として働くマンドレルの円筒形外面に備え
た、請求項3記載のピストン機関。 5、圧縮スペースが前記ピストン機関のピストン端によ
って両側に限定されかつ負荷に連結される、請求項1か
ら4の何れか1項に記載の互いに連結される2個のピス
トン機関を備えた圧縮装置。 6、圧縮スペースが往復動できるディスプレーサを収容
する膨張スペースに蓄熱器を介して連結される、請求項
1から4の何れか1項に記載のピストン機関を含む低温
クーラー。7、圧縮スペースが往復動できるディスプレ
ーサを収容する膨張スペースに蓄熱器を介して連結され
る、請求項5記載の圧縮装置を含む低温クーラー。
[Claims] 1. A piston, the piston being reciprocated within a cylinder by a direct-acting electric motor to move a gaseous medium;
and is journalled radially relative to the direction of piston movement by at least one dynamic groove bearing, wherein the piston is located within the piston on a cylindrical outer surface of a guide concentric with the piston by the dynamic groove bearing. A piston engine which is journalled on a cylindrical inner surface and characterized in that the dynamic groove bearing is separated from the compression space adjacent to one end face of the piston by a cylindrical sealing gap with an annular cross section. 2. A piston engine according to claim 1, wherein the guide concentric with the piston is a fixedly arranged mandrel inserted into the piston. 3. The piston is rotatable around a fixedly arranged mandrel by an electric rotating motor, the stator coil of said motor is fixed to the inner wall of the chamber in the fixedly arranged mandrel, and the permanent magnet rotor of the rotating motor is located on the support. 3. The piston engine of claim 2, wherein the support is connected to the piston and extends into the stator coil within the chamber of the mandrel. 4. Piston engine according to claim 3, characterized in that the groove pattern of at least one dynamic groove bearing is provided on the cylindrical outer surface of the mandrel serving as a guide for the piston. 5. A compression device comprising two piston engines connected to each other according to any one of claims 1 to 4, wherein the compression space is limited on both sides by the piston ends of the piston engines and is connected to a load. . 6. A low-temperature cooler comprising the piston engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the compression space is connected to the expansion space accommodating a reciprocating displacer via a heat storage device. 7. A low-temperature cooler comprising the compression device according to claim 5, wherein the compression space is connected to the expansion space accommodating a reciprocating displacer via a heat storage device.
JP1120613A 1988-05-19 1989-05-16 Piston engine, compressor with said piston engine and low-temperature cooler Pending JPH0225665A (en)

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